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Die
Erfindung geht aus von einer Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung
eines Auslösesignals, insbesondere
für ein
Rückhaltesystem,
nach der Gattung des unabhängigen
Patentanspruchs.
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Aus
der Offenlegungsschrift EP-616 924 A1 sind eine Vorrichtung und
ein Verfahren zur drahtlosen und Energieübertragung bekannt. Die Datenübertragung
von einer Primärseite
auf die Sekundärseite
wird während
einer kurzen Unterbrechung einer primärseitigen Schaltstrecke während der
Energiespeicherphase durchgeführt,
während
die umgekehrte Datenübertragung
durch einen sekundärseitigen Belastungsimpuls
während
der Energiespeicherphase durchgeführt wird.
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Aufgabe
der Erfindung ist es, eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung
eines Auslösesignäls zu schaffen,
die eine höhere
Sicherheit gegen Fehlauslösungen
aufweist. Diese Aufgabe wird durch die Merkmalskombination von Patentanspruch
1 gelöst.
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Vorteilhafte
Weiterbildungen der Erfindung sind in den Unteranspruchen angegeben.
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Vorteile der
Erfindung
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Die
erfindungsgemäße Vorrichtung
zur drahtlosen Übertragung
eines Auslösesignals,
insbesondere für
ein Rückhaltesystem,
mit den Merkmalen des unabhängigen
Patentanspruchs hat den Vorteil, dass die Sicherheit gegen eine
Fehlauslösung
durch die Redundanz erhöht
wird. Insbesondere bei Rückhaltesystemen
führt dies
zu einer erhöhten
Sicherheit gegenüber
einer Fehlauslösung
eines Airbags.
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Besonders
vorteilhaft ist, dass die Freigabeeinheit auf der Sekundärseite die
Auswerteeinheit in einen Zustand zum Empfang des Auslösesignals schaltet,
vorzugsweise wird dafür
ein Interrupt verwendet. Damit wird durch das Redundanzsignal, das die
Freigabeeinheit aktiviert eine Art Vorstufe des Auslösesignals
erreicht, um zu einem sicheren Empfang des eigentlichen Auslösesignals
durch die Auswerteeinheit auf der Sekundärseite zu gelangen. Dies führt zu einer
erhöhten
Sicherheit beim Empfang des Auslösesignals.
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Darüber hinaus
ist es von Vorteil, dass das Redundanzsignal durch eine Frequenz-
und/oder eine Pegelumschaltung der über den Übertrager zu übertragenden
Signale durchgeführt.
Dies ermöglicht sekundärseitig
eine einfache Auswertung dieses Redundanzsignals.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, dass neben dem Auslösesignal auch Diagnose- und
Steuersignale, insbesondere für
das Rückhaltesystem, über den Übertrager übertragen
werden. Für
das Auslösesignal
wird diese Übertragung
dann unterbrochen, um dem Auslösesignal
Priorität
gegenüber
den Diagnose- und/oder
Steuersignalen einzuräumen.
Auch dies führt
zu einer besseren Ausnutzung dieser Übertragungsstrecke und zu einer
erhöhten
Sicherheit der Übertragung
des Auslösesignals.
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Weiterhin
ist es von Vorteil, dass der Übertrager
entweder induktiv oder kapazitiv ausgeführt wird je nach Anwendungsfall.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, den Übertrager
optisch auszuführen. Dann
werden sowohl die Daten als auch die Energie optisch zwischen Lenkrad
und Lenkradsäule übertragen.
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Schließlich ist
es auch von Vorteil, dass die Auslöseschaltung wenigstens einen
Zündkreis
mit wenigstens einem Airbag ansteuert, wobei gegebenenfalls auch
neben den Zündkreisen
und Airbags ein Gurtstraffer durch die Auslöseschaltung angesteuert wird.
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Darüber hinaus
ist es von Vorteil, dass die Redundanzeinheit einen Auslösebefehldetektor,
einen Pulsgenerator und/oder einen Pegelumschalter aufweist. Damit
ist es möglich,
dass bei Erkennen eines Auslösesignals
entweder eine Pulsfolge und/oder ein erhöhter Pegel als das Redundanzsignal
erzeugt wird. Beide Signalformen, eine Pulsfolge und ein erhöhter Pegel
sind sekundärseitig
einfach zu detektieren. Desweiteren ist es von Vorteil, dass die
Freigabeeinheit einen Pulszähler
und/oder einen Komparator für
den Pegel sowie eine Zustandsschaltung zum Ansteuern der sekundärseitigen
Auswerteeinheit aufweist. Damit ist es möglich, dass die Freigabeeinheit
die Pulsfolge und/oder den erhöhten
Pegel auswertet und mit dem Monoflop die Auslöseschaltung aktiviert. Mit
der Zustandsschaltung wird die sekundärseitige Auswerteeinheit für den Empfang
des Auslösesignals
aktiviert.
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Darüber hinaus
ist es von Vorteil, dass die Primärseite der erfindungsgemäßen Vorrichtung
in einer Lenksäule
oder einem Fahrzeugboden plaziert ist, während die Sekundärseite in
einem Lenkrad und/oder einem Fahrzeugsitz untergebracht ist. Dabei
ist es auch von Vorteil, dass die Komponenten der Primärseite in
einem Gehäuse
untergebracht sind, eventuell integriert mit einem Steuergerät für die Rückhaltesysteme.
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Zeichnung
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Ausführungsbeispiele
der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden in der
nachfolgenden Beschreibung näher
erläutert.
Es zeigt 1 die erfindungsgemäße Vorrichtung
als Blockschaltbild, 2 die
Redundanzeinheit als Blockschaltbild, 3 die
Freigabeeinheit als Blockschaltbild und 4 eine weitere Ausführung der erfindungsgemäßen Vorrichtung
als Blockschaltbild.
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Beschreibung
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Rückhaltesysteme
wie Airbags und Gurtstraffer werden vermehrt und in immer größerer Anzahl
in Kraftfahrzeugen eingebaut. Bei Airbags, die sich in Lenkrädern und
Fahrzeugsitzen befinden, ist es notwendig, die Signale zur Auslöseschaltung
dieser Rückhaltesysteme über eine
drahtlose Übertragung
zu übertragen,
um fehleranfällige
Steckverbindungen zu vermeiden. Dazu bietet sich vor allem ein induktiver Übertrager
zur Verwendung an. Um eine Fehlfunktion in einem sekundärseitig
angeordneten Prozessor zu verhindern und somit eine Fehlauslösung zu
vermeiden, wird erfindungsgemäß ein Redundanzpfad
in eine Vorrichtung zur drahtlosen Übertragung eines Auslösesignals,
insbesondere für Rückhaltesysteme,
eingebaut. Das Auslösesignal vom
Steuergerät
wird von einer Redundanzeinheit primärseitig erkannt und in ein
Redundanzsignal umgesetzt. Darüber
hinaus wird das Auslösesignal
auch von einem primärseitigen
Prozessor erkannt und über
den Übertrager übertragen.
Sekundärseitig
wird das Redundanzsignal ausgewertet und bei Auftreten des Redundanzsignals
wird die Auslöseschaltung
in einen aktiven Zustand geschaltet. Der sekundärseitige Prozessor schaltet
dann bei Empfang des Auslösesignals
die Auslöseschaltung
ein, so dass die Auslöseschaltung
ein Rückhaltesystem
aktiviert.
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In 1 ist die erfindungsgemäße Vorrichtung
als Blockschaltbild dargestellt. Ein Übertrager 1, der hier
ein induktiver Übertrager
ist, verbindet eine Primärseite 13 mit
einer Sekundärseite 7.
Zu der Sekundärseite 7 gehören eine
Auswerteeinheit 2, eine Freigabeeinheit 3, eine
Auslöseschaltung 4,
ein Rückhaltesytem 5,
ein Treiber 27 und ein weiterer Treiber 6. Der
Treiber 27 dient zur Verstärkung der Informationssignale,
während
der Treiber 6 für
den Energietransfer von der Primärseite 13 auf
die Sekundärseite 7 verwendet
wird.
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Zur
der Primärseite 13 gehören ein
Prozessor 8, eine Freigabeeinheit 11, ein Treiber 26 und
ein Treiber 12. Der Treiber 26 dient zur Verstärkung von Diagnose-,
Steuer- und Auslösesignalen,
während der
Treiber 12 für
den Energietransfer von der Primärseite 13 auf
die Sekundärseite 7 und
als Redundanzpfad gedacht ist. Für
den Energietransfer ist es zum Teil notwendig, dass der Übertrager 1,
der hier als induktiver Übertrager
ausgebildet ist, zwei Wicklungen (Spulen) aufweist, eine für den Energietransfer
und eine für
die Informationsübertragung.
Beide Wicklungen sind dann auf einem gemeinsamen Kern plaziert.
Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, zwei getrennte Übertrager
zu verwenden. Zwei getrennte Übertrager
bedeutet, dass die Magnetfelder nicht gekoppelt sind, während bei
den zwei Wicklungen eine Anordnung auf dem Kern vorliegt, die eine
Kopplung der Magnetfelder ermöglicht.
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An
einen ersten Datenein-\-ausgang des Prozessors 8 ist ein
Fahrzeugbus 10, hier ein CAN (Controller Area Network)-Bus,
angeschlossen. Der CAN-Bus 10 ist weiterhin an einen Datenein-\-ausgang
eines Steuergeräts 9 für das Rückhaltesystem angeschlossen.
Von einem Datenausgang des Steuergeräts 9 geht eine Zündleitung 28 aus,
die jeweils zu einem Dateneingang des Prozessors 8 und
einem Dateneingang der Redundanzeinheit 11 führt. Die Redundanzeinheit 11 ist
hier als ein programmierbarer Baustein, ein einfacher Prozesssor
oder ein ASIC ausgebildet.
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Ein
zweiter Datenein-/-ausgang des Prozessors 8 verbindet den
Prozessor 8 mit dem Übertrager 1 über den
Treiber 26, der als Signalverstärker wirkt. An einen Datenausgang
der Redundanzeinheit 11 ist der Treiber 12 angeschlossen.
Ein Ausgang des Treibers 12 führt zu dem Übertrager 1.
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Sekundärseitig
ist an einen Datenein-/-ausgang des Übertragers 1 der Treiber 27 angeschlossen.
An einen Datenein-\-ausgang des Treibers 27 ist der Prozessor 2 angeschlossen.
An einen Dateneingang des Prozessors 2 ist die Freigabeeinheit 3 angeschlossen.
An einen Datenausgang des Prozessors 2 ist die Auslöseschaltung 4 angeschlossen.
An einen Ausgang des Übertragers 1 an
der Sekundärseite
ist der Treiber 6 angeschlossen. An einen Ausgang des Treibers 6 ist
die Freigabeeinheit 3 angeschlossen. Ein zweiter Datenausgang
der Freigabeeinheit 3 führt
zu einem zweiten Dateneingang der Auslöseschaltung 4, die über einen
Datenausgang mit dem Rückhaltesystem 5 verbunden
ist.
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Das
Steuergerät 9 überträgt bei einer
Sensierung eines Aufpralls des Fahrzeugs einen Auslösebefehl
für das Rückhaltesystem 5 einerseits
an den Prozessor 8 als die Auswerteeinheit und andererseits an
die Redundanzeinheit 11, so dass ein Redundanzsignal für den Auslösebefehl
erzeugt wird. Der Auslösebefehl
vom Steuergerät 9 wird über die
Zündleitung 28 an
den Prozessor 8 und an die Redundanzeinheit 11 übertragen.
Alternativ ist es möglich,
dass anstatt eines Prozessors 8 als der Auswerteeinheit auch
eine anwendungsorientierte, integrierte Schaltung verwendet werden
kann. Über
den CAN-Bus 10 werden hier Diagnose- und andere Steuersignale übertragen.
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Die
Redundanzeinheit 11 formt aus dem Auslösesignal ein und/oder zwei
Redundanzsignale. In 2 ist
die Redundanzeinheit 11 als Blockschaltbild dargestellt.
Es sind hier die einzelnen Funktionsblöcke dargestellt, die in dem
Baustein der Redundanzeinheit einprogrammiert sind. Über die
Zündleitung 28 erhält die Redundanzeinheit 11 von
dem Steuergerät 9 den
Auslösebefehl.
Die Zündleitung 28 führt an einen
Auslösebefehldetektor 14.
Der Auslösebefehldetektor 14 führt den
Vergleich von dem empfangenen Signal mit einem abgespeicherten Signal
durch, um zu erkennen, ob es sich um einen Auslösebefehl handelt. Dies können beispielsweise
Impulsfolgen, also eine erhöhte
Frequenz, oder Signalpegel sein, die miteinander verglichen werden,
wobei der Auslösebefehldetektor 14 in
der Redundanzeinheit 11 einprogrammiert ist. Der Auslösebefehldetektor 14 ist über einen
ersten Datenausgang an einen Pulsgenerator 15 als einen
Frequenzumschalter angeschlossen und/oder über seinen zweiten Datenausgang
an einen Pegelumschalter 17. Der Pulsgenerator 15 ist
wiederum über
einen Ausgang 16 an den Treiber 12 angeschlossen,
während
der Pegelumschalter 17 über
einen Ausgang 18 ebenfalls an den Treiber 12 angeschlossen
ist. Es ist möglich, dass
sowohl der Pulsgenerator 15 als auch der Pegelumschalter 17 verwendet
werden oder nur einer von beiden.
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Der
Pulsgenerator 15 überträgt eine
Pulsfolge an den Treiber 12 und zwar in Abhängigkeit
von dem Auslösebefehl,
der von dem Auslösebefehldetektor 14 detektiert
wurde. Diese Pulsfolge wird über den Übertrager 1 übertragen,
oder es findet eine Frequenzumschaltung statt, beispielsweise wird
ein Takt um einen Faktor erhöht,
wenn das Redundanzsignal übertragen
werden soll. Dies entspricht dann einer Frequenzumtastung (engl.
Frequency Shift Keying = FSK). Wurde kein Auslösebefehl detektiert, dann liefert
der Pulsgenerator 15 kein Signal.
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Der
Pegelumschalter 17 schaltet im Falle eines Auslösebefehls
die Ausgangsamplitude des Treibers 12 um einen vorgegebenen
Wert nach oben, beispielsweise um 3dB, wobei dieser Pegel ohne den Auslösebefehl
nicht auftreten wird. Es ist weiterhin möglich, dass die Pulsfolge und/oder
der Pegel an den Treiber 12 übertragen werden, um diese
Redundanzsignale oder dieses Redundanzsignal der Energieübertragung
aufzumodulieren.
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Der
Prozessor 8 interpretiert den Auslösebefehl von dem Steuergerät 9 in
ein Auslösesignal
um, das über
den Übertrager 1 übertragbar
ist. Daneben überträgt und empfängt der
Prozessor 8 Diagnose- und/oder Steuersignale über den Übertrager 1,
die dann gegebenenfalls zum Steuergerät 9 zurück übertragen
werden. Die Komponenten der Primärseite 13 und
das Steuergerät 9 können gemeinsam
in einem Gehäuse
untergebracht werden, so dass vorteilhafterweise ein Gehäuse eingespart
wird.
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Die über den Übertrager 1 übertragenen
Signale werden einerseits von dem Treiber 27 und andererseits
von dem Treiber 6 empfangen. Der Treiber 6 empfängt Energie
und gegebenenfalls das Redundanzsignal über den Übertrager 1, wobei
das Redundanzsignal an den Eingang der Freigabeeinheit 3 übertragen
wird. Der Prozessor 2 ist über einen Datenein-/-ausgang mit dem
Treiber 27 verbunden, wobei der Prozessor 2 hier
ein Mikroprozessor ist. Es ist jedoch auch möglich, eine anwendungsorientierte Schaltung
(ASIC) dafür
zu verwenden.
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Ein
Auslösesignal,
das über
den Übertrager 1 und
dem Treiber 27 von dem Prozessor 2 empfangen wird,
wird dann von dem Prozessor 2 dazu verwendet, ein Signal
an die Auslöseschaltung 4 zu übertragen,
um die Auslöseschaltung 4 zu
aktivieren. Dafür
muß jedoch
die Auslöseschaltung 4 von
der Freigabeeinheit 3 in einen Zustand versetzt werden, um
dieses Signal von dem Prozessor 2 als Auslösesignal
zu akzeptieren. Die Freigabeeinheit 3 sendet also ein Freigabesignal
für die
Auslöseschaltung 4, wenn
die Freigabeeinheit 3 das Redundanzsignal erkannt hat.
Das Freigabesignal sendet die Freigabeeinheit 3 demnach
nur, wenn es das Redundanzsignal empfangen hat. Dies empfängt es als
eine Impulsfolge und/oder als einen erhöhten Pegel von dem Treiber 6.
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Die
Freigabeeinheit 3 ist in 3 als
Blockschaltbild dargestellt. Die Freigabeeinheit 3 ist
hier ein Prozessor, in den die nachfolgend beschriebenen Funktionen
einprogrammiert sind. Es ist jedoch auch möglich, die Freigabeeinheit 3 aus
diskreten Komponenten aufzubauen.
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An
einen Pegeldetektor 21 führt ein Signal von dem Treiber 6 über einen
Eingang 23. Ein Ausgang des Pegeldetektors 21 führt zu einem
Entscheider 19. Ein Eingang 22 der Freigabeeinheit 3 ist
an den Treiber 6 angeschlossen und erhält von dort gegebenenfalls
die Pulsfolge als das Redundanzsignal. Diese Pulsfolge wird dann
von einem Pulszähler 20 gezählt und
in Abhängigkeit
davon wird ein Signal an einen zweiten Dateneingang des Entscheiders 19 übertragen.
Der Pulszähler 20 vergleicht
die in einem Zeitfenster gezählten
Pulse mit einem vorgegebenen Wert und wenn dieser erreicht wird,
dann wird ein Auslösesignal
an den Entscheider 19 übertragen.
Es ist alternativ möglich,
dass nur eines der Redundanzsignale (erhöhte Frequenz oder erhöhter Pegel)
verwendet wird, so dass entweder auf den Pulszähler 20 oder den Pegeldetektor 21 verzichtet
werden kann. Werden beide verwendet, dann führt der Entscheider 19 eine
UND-Verknüpfung
dieser Redundanzsignale durch. Ansonsten löst der Entscheider 19 in
Abhängigkeit
von dem Auslösesignal
ein Signal an ein Monoflop, das an einen ersten Datenausgang des
Entscheiders 19 angeschlossen ist, um das Monoflop zu einer
Pulsausgabe über
den Ausgang 26 der Freigabeeinheit, die an die Auslöseschaltung 4 angeschlossen
ist, zu veranlassen. Über
einen zweiten Datenausgang 25 der Freigabeeinheit 3,
die an einen Dateneingang des Prozessors 2 angeschlossen
ist, wird der Prozessor 2 in einen Zustand geschaltet,
so dass der Prozessor 2 für den Empfang des Auslösesignals über den Übertrager 1 bereit
ist. Damit erfüllt
der Entscheider 19 die Funktion einer Zustandsschaltung
für den
Prozessor 2. Dazu wird hier ein Interrupt verwendet.
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Es
ist alternativ möglich,
dass sowohl die Impulsfolge als auch der erhöhte Pegel über den Treiber 6 als
das Redundanzsignal übertragen
werden. Dann ist auch der Impulszähler mit seinem Eingang an
den Treiber 6 angeschlossen. Eine weitere Möglichkeit
besteht darin, dass nur die Impulsfolge über den Treiber 6 als
das Redundanzsignal an die Freigabeschaltung 3 übertragen
wird.
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Hat
die Auslöseschaltung 4 von
der Freigabeeinheit 3 das Freigabesignal bekommen und von dem
Prozessor 2 das Auslösesignal,
dann steuert die Auslöseschaltung 4 das Rückhaltesystem 5 an,
so dass das Rückhaltesystem 5 aktiviert
wird, also entweder ein Airbag und/oder ein Gurtstraffer durch Aktorik
ausgelöst
werden. Dabei ist es insbesondere möglich, dass Airbags zeitversetzt
gezündet
werden können.
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Eine
weitere Möglichkeit,
das erfindungsgemäße Verfahren
zu verwirklichen, besteht darin, eine Redundanz in der normalen Übertragungsstrecke vorzusehen.
Es wird dann auf einen getrennten Signalpfad zur Übertragung
der Redundanzsignale verzichtet. Das Redundanzsignal wird den sonst übertragenen
Signalen, Diagnose- und Steuersignale, überprägt.
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Die
dafür geeignete
erfindungsgemäße Vorrichtung
ist in 4 als Blockschaltbild
dargestellt. Der Übertrager 1 verbindet
die Primärseite 13 und Sekundärseite 7.
Die Primärseite
weist den Prozessor 8, die Redundanzeinheit 11 und
den Treiber 26 auf, während
die Sekundärseite 7 den
Treiber 27, die Freigabeeinheit 3, die Auslöseschaltung 4,
das Rückhaltesystem 5 und
den Prozessor 2 aufweist.
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Das
Steuergerät 9 für das Rückhaltesystem 5 ist über den
Datenein-\-ausgang über
den CAN-Bus 10 an den Prozessor 8 angeschlossen. Über den
Datenausgang und die Zündleitung 28 ist das
Steuergerät 9 an
den jeweiligen Dateneingang des Prozessors 8 und der Redundanzeinheit 11 angeschlossen.
Der Prozessor 8 ist über
seinen zweiten Datenein-\-ausgang mit dem Treiber 26 verbunden.
Die Redundanzeinheit 11 ist über ihren Datenausgang an den
Dateneingang des Treibers 26 angeschlossen. Über seinen
zweiten Datenein-\-ausgang ist der Treiber 26 primärseitig
mit dem Übertrager 1 verbunden.
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Sekundärseitig
ist der Treiber 27 mit dem Übertrager 1 über seinen
ersten Dateinein-\-ausgang verbunden. Über seinen zweiten Datenein-\-ausgang ist
der Treiber 27 mit dem Prozessor 2 verbunden. Über seinen
Datenausgang ist der Treiber 27 an die Freigabeeinheit 3 angeschlossen. Über einen
ersten Datenausgang ist die Freigabeeinheit 3 an den Prozessor 2 angeschlossen
und über
einen zweiten Datenausgang an die Auslöseschaltung 4. Der
Prozessor 2 ist über
seinen Datenausgang an den zweiten Dateneingang der Auslöseschaltung 4 angeschlossen.
Die Auslöseschaltung 4 ist
an das Rückhaltesystem 5 angeschlossen.
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Wird
nun ein Auslösebefehl
von dem Steuergerät 9 an
den Prozessor 8 und die Redundanzeinheit 11 übertragen,
dann überprägt die Redundanzeinheit 11 das
Redundanzsignal dem Datenstrom, der über den Treiber 26 übertragen
wird. Das überprägende Signal
kann entweder eine Impulsfolge bei einer erhöhten Frequenz und/oder ein
erhöhter
Pegel sein. Sekundärseitig
erhält
die Freigabeeinheit 3 von dem Treiber 27 die über den Übertrager 1 übertragenen
Signale. Wird dabei ein erhöhter
Pegel und/oder eine erhöhte
Frequenz erkannt, dann gibt die Freigabeeinheit 3 die Auslöseschaltung 5 frei
und versetzt den Prozessor 2 in einen Zustand, um das Auslösesignal
zu empfangen. Damit wird eine Signalredundanz erreicht, ohne eine
zweiten Signalpfad zu verwenden.